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WO2025070526A1 - 光触媒粒子、光触媒粒子の製造方法、及び、光触媒粒子の回収方法 - Google Patents

光触媒粒子、光触媒粒子の製造方法、及び、光触媒粒子の回収方法 Download PDF

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WO2025070526A1
WO2025070526A1 PCT/JP2024/034249 JP2024034249W WO2025070526A1 WO 2025070526 A1 WO2025070526 A1 WO 2025070526A1 JP 2024034249 W JP2024034249 W JP 2024034249W WO 2025070526 A1 WO2025070526 A1 WO 2025070526A1
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WO
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particles
polycrystalline
photocatalyst particles
photocatalyst
group
Prior art date
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French (fr)
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ツォーフー マーク チャン
敏 岡本
正人 曽根
ユンジュン ス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
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Publication date
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    • B01J38/00—Regeneration or reactivation of catalysts, in general
    • B01J38/72—Regeneration or reactivation of catalysts, in general including segregation of diverse particles

Definitions

  • Patent Documents 1 to 4 disclose oxides containing Bi as photocatalysts.
  • a photocatalytic particle comprising polycrystalline particles of an oxide selected from the group consisting of MFeO3, M2Fe4O9 , and M25FeO39 (wherein M is at least one selected from the group consisting of Bi, Ga, Ni, Co, and Zn), Photocatalyst particles, wherein the coefficient of variation of the aspect ratio of crystal grains constituting the polycrystalline particles is 0.35 to 1.0.
  • the present invention provides novel photocatalyst particles, a method for producing the same, and a method for recovering the same.
  • FIG. 1A is a graph showing a histogram of the aspect ratio of crystal grains of the polycrystalline particles of Example 1
  • FIG. 1B is a graph showing a histogram of the grain size of the polycrystalline particles of Example 1.
  • 13A is a graph showing a histogram of the aspect ratio of crystal grains of the polycrystalline particles of Example 2
  • FIG. 13B is a graph showing a histogram of the grain size of the polycrystalline particles of Example 2.
  • 1A is a graph showing a histogram of the aspect ratio of crystal grains of the polycrystalline particles of Comparative Example 1, and FIG.
  • the polycrystalline grains are formed of a large number of crystalline grains of an oxide selected from the group consisting of MFeO 3 , M 2 Fe 4 O 9 , and M 25 FeO 39. Grain boundaries exist between the crystalline grains. The presence of grain boundaries can be visually determined in the SEM image.
  • the arithmetic mean r av of the aspect ratio r is defined as follows:
  • the standard deviation r sd of the aspect ratio r of the crystal grains is defined as follows.
  • the coefficient of variation of the aspect ratio of the crystal grains is defined as follows.
  • the numerical range of the coefficient of variation of the aspect ratio of the crystal grains is 0.35 to 1.0.
  • the coefficient of variation of the aspect ratio of the crystal grains being 0.35 to 1.0 means that the variation of the aspect ratio of the crystal grains is large.
  • the coefficient of variation of the aspect ratio of the crystal grains may be 0.40 or more, 0.45 or more, or 0.50 or more.
  • the coefficient of variation of the aspect ratio of the crystal grains may be 0.95 or less, 0.90 or less, 0.85 or less, or 0.80 or less.
  • the grain size of a crystal grain is the arithmetic mean of the major axis and minor axis of a crystal grain in an SEM image.
  • the average grain size of crystal grains is the arithmetic mean of grain sizes of 100 or more crystal grains.
  • the coefficient of variation of the grain size of crystal grains is defined as the standard deviation of the grain size of crystal grains/the average grain size of crystal grains.
  • the average particle size of the crystal particles is not particularly limited, and may be, for example, 1 to 1000 nm.
  • the average particle size of the crystal particles may be 2 nm or more, 5 nm or more, 10 nm or more, 20 nm or more, 50 nm or more, 100 nm or more, 150 nm or more, 200 nm or more, 900 nm or less, 800 nm or less, 700 nm or less, 600 nm or less, 500 nm or less, or 400 nm or less.
  • the coefficient of variation of the grain size of the crystal grains is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.35 to 1.0. The coefficient of variation may be 0.30 or more, or may be 0.40 or more.
  • Crystal Particle Shape The shape of the crystal particles is not particularly limited, and may be, for example, spherical, rod-like, flake-like, flower-like, amorphous, or a combination of any two or more of these.
  • the polycrystalline particles are formed from a multiplicity of crystalline particles of an oxide selected from the group consisting of MFeO 3 , M 2 Fe 4 O 9 , and M 25 FeO 39 .
  • the particle size of the polycrystalline particles which are secondary particles (aggregates), and they may be, for example, 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the particle size of a polycrystalline particle is the arithmetic average of the long and short diameters of the polycrystalline particle in an SEM image.
  • the average particle size of polycrystalline particles is the arithmetic average of the particle sizes of 100 or more polycrystalline particles.
  • the photocatalyst particles may have metal particles supported on the surface of polycrystalline particles.
  • the metal in the metal particles may be any one selected from the group consisting of Au, Pd, Ag, and Pt, or an alloy of any combination thereof.
  • the surface of the metal particles may be covered with an oxide such as silica.
  • Such a structure is called a core-shell structure.
  • Examples of metal particles with a core-shell structure are Au core-silica shell particles and Ag core-silica shell particles.
  • the average particle size of metal particles is the arithmetic average of the long and short diameters of the particle in the SEM image.
  • the average particle size of metal particles is the arithmetic average of the particle sizes of 100 or more particles.
  • the amount of metal particles that act as promoters can be 0.2 to 10 mass% relative to the total mass of the polycrystalline particles and metal particles.
  • the polycrystalline particles according to this embodiment are ferromagnetic. Ferromagnetic means that a JH curve (magnetization-external magnetic field curve) obtained by VSM measurement or the like shows a loop having hysteresis.
  • the coercive force HcJ of the polycrystalline particles may be 1 kOe or more.
  • the polycrystalline particles according to this embodiment exhibit ferroelectricity in addition to ferromagnetism.
  • Ferroelectricity means that the electric field-polarization curve shows a loop with hysteresis.
  • the coercive electric field of the polycrystalline particles may be 1 kV/mm or more.
  • the polycrystalline particles according to this embodiment may have a band gap of 1.0 to 3.5 eV.
  • the particles are polycrystalline particles of a specific metal oxide, and the coefficient of variation of the aspect ratio of the crystal particles is appropriately controlled, which leads to a situation in which the band gap width is widened, and it is thought that the activity as a photocatalyst can be increased. Furthermore, since the polycrystalline particles have ferromagnetic and ferroelectric properties, there is an effect of suppressing recombination of carriers and holes, which enhances the photocatalytic effect.
  • the photocatalyst according to this embodiment can be fixed to the surface of a substrate such as metal, tile, enamel, cement, concrete, glass, fiber, wood, paper, or plastic, and used for photocatalytic reaction.
  • a fixing means a conventional method such as a method of sintering the photocatalyst, a method using a binder, etc.
  • the photocatalyst particles can be mixed with a binder as necessary, and molded into a flat plate, corrugated plate, honeycomb, spherical, curved surface, etc., for use in the photocatalytic reaction.
  • the method for producing photocatalyst particles includes a step of heating a solution of a salt ⁇ of at least one metal selected from the group consisting of Bi, Ga, Ni, Co, and Zn, and a salt ⁇ of Fe to obtain polycrystalline particles of an oxide selected from the group consisting of MFeO 3 , M 2 Fe 4 O 9 , and M 25 FeO 39 (wherein M is at least one selected from the group consisting of Bi, Ga, Ni, Co, and Zn).
  • This step is sometimes called a solvothermal method.
  • Water, ethylene glycol, etc. can be used as the solvent, but the so-called hydrothermal synthesis method, which uses water as the solvent, is particularly suitable.
  • the metal salt ⁇ and the metal salt ⁇ may independently be a nitrate, sulfate, hydrogen sulfate, acetate, chloride, phosphate, hydrogen phosphate, hydrogen carbonate, or the like, but it is preferable that both the metal salt ⁇ and the metal ⁇ are nitrates.
  • the atomic ratios of M to Fe may be set to 1:1, 2:4, and 25:1, respectively.
  • metal salt ⁇ and metal salt ⁇ are sufficiently dissolved in a solvent such as water.
  • a solvent such as water.
  • the pH of the solvent used during dissolution is 3 to 4 by adding an acid such as nitric acid.
  • an acid such as nitric acid.
  • a base such as KOH
  • the solution after dissolving the metal salts ⁇ and ⁇ in the solvent and before heating, which will be described later, to increase the pH of the solution to 12 or higher.
  • the solvent before or after the addition of the base may further contain a compound that generates an acid or a base when heated in a subsequent step.
  • a compound that generates an acid or a base when heated in a subsequent step is urea, which generates NH4 and carbon dioxide when heated, thereby further increasing the pH of the solution.
  • the obtained solution is heated.
  • the heating temperature it is preferable that the heating temperature be 130°C or higher and 250°C or lower. It is preferable that the temperature be lower than the critical temperature of the solvent.
  • the pressure during heating is preferably one that can maintain the solvent in a liquid state when heated.
  • the solvent is heated to the above temperature in a sealed container such as an autoclave, and a pressurized state according to the temperature is obtained by the saturated vapor of the solvent.
  • heating time there is no particular limit to the heating time, but it can be between 60 minutes and 48 hours.
  • the solvent containing the solid is cooled to room temperature, and then the solid is separated into solid and liquid by centrifugation or the like. If necessary, the solid is washed with ethanol or water , and dried to obtain polycrystalline particles of an oxide selected from the group consisting of MFeO3 , M2Fe4O9 , and M25FeO39 .
  • metal particles or metal oxide particles that function as a promoter can be supported on the surface of the obtained polycrystalline particles.
  • the polycrystalline particles are dispersed in a solvent in which a metal salt has been dissolved, and then a reducing agent is added to the solution to precipitate the metal particles on the surface of the polycrystalline particles.
  • a reducing agent is ethanol.
  • the polycrystalline particles are dispersed in a solvent in which an organometallic compound such as TEOS is dissolved, and then the metal oxide particles are precipitated on the surface of the polycrystalline particles by adjusting the pH of the solution or by heating and drying, etc.
  • an organometallic compound such as TEOS
  • the method for recovering photocatalyst particles includes a step of recovering photocatalyst particles from a composition containing the above-mentioned photocatalyst particles using a magnet.
  • the photocatalyst particles according to this embodiment are ferromagnetic, so they can be attracted to a magnet and separated. Compared to photocatalyst particles such as titanium oxide, they are easier to recover from waste photocatalyst products.
  • it can be used when separating polycrystalline particles from a composition containing polycrystalline particles and a solvent after the synthesis of the polycrystalline particles, when separating co-catalyst-supported polycrystalline particles from a composition containing co-catalyst-supported crystalline particles and a solvent after the co-catalyst is supported on the polycrystalline particles, and when recovering the photocatalyst particles after putting them in wastewater to decompose environmental pollutants, etc.
  • Example 1 Preparation of BiFeO3 polycrystalline particles For BiFeO3 , 0.005 mol Bi( NO3 ) 3.5H2O , 0.005 mol Fe( NO3 ) 3.9H2O , 0.05 mol urea, 2 mL HNO3 were mixed and deionized water was added to make 20 ml. Stirring was continued until all chemicals were completely dissolved. The homogenized solution was then mixed with 60 mL of 14 M KOH aqueous solution. The resulting mixture was transferred to an autoclave reactor with an inner surface coated with polytetrafluoroethylene and heated at 180 ° C for 24 hours. After cooling to room temperature, the resulting product was centrifuged, then washed with ethanol and deionized water, and finally dried in an oven at 80 ° C to obtain BiFeO3 particles of Example 1.
  • [XRD Measurement] 1 and 2 show XRD charts obtained by carrying out XRD measurement of the particles (BiFeO 3 ) obtained in Example 1 and the particles (Bi 2 Fe 4 O 9 ) obtained in Example 2 under the following conditions.
  • Equipment used Rigaku MiniFlex Method: 2 ⁇ - ⁇ reflection method
  • X-ray used Cu-K ⁇ ray Scan speed: 1.00°/min
  • RS 0.3mm
  • Example 1 it was revealed that the particles synthesized in Example 1 were BiFeO 3.
  • the particles synthesized in Comparative Example 1 were also revealed to be BiFeO 3 by the same measurement.
  • Example 2 From the XRD chart of FIG. 2, it is clear that the particles synthesized in Example 2 are Bi 2 Fe 4 O 9 .
  • Figures 3 and 4 show SEM photographs of the particles obtained in Examples 1 and 2.
  • Figure 5 shows an SEM photograph of the particles obtained in Comparative Example 1. It was confirmed that the sample synthesized in Example 1 was polycrystalline particles with a secondary particle diameter of about 1 to 10 ⁇ m, and the crystal particles were nanoparticles with a diameter of 1 to 1,000 nm. It was confirmed that the sample synthesized in Example 2 was polycrystalline particles with a secondary particle diameter of about 1 to 10 ⁇ m, and the crystal particles were nanoparticles with a diameter of 1 to 1,000 nm. It was confirmed that the sample synthesized in Comparative Example 1 was polycrystalline particles with a secondary particle diameter of about 1 to 10 ⁇ m, and the crystal particles were nanoparticles with a diameter of 500 to 2000 nm.
  • Optical absorption spectrum measurement 6(a) shows the optical absorption spectrum of the particles obtained in Examples 1 and 2. It was confirmed that the band gap of the sample synthesized in Example 1 was 2.0 to 2.5 eV. It was confirmed that the band gap of the sample synthesized in Example 2 was 1.53 eV and 2.05 eV. It was confirmed that the photocatalyst particles can absorb visible light. 6(b) shows the optical absorption spectrum of the particles obtained in Comparative Example 1. It was confirmed that the band gap of the sample synthesized in Comparative Example 1 was 2.0 eV to 2.2 eV.
  • MB methylene blue
  • aqueous MB solution 20 mL, 20 ⁇ M
  • quartz tube After achieving adsorption-desorption equilibrium in the dark for 120 min, the reaction solution was irradiated with white light from a xenon lamp (LCS-100, 94011A, Newport) operating at 500 mW/ cm2 to carry out the photodegradation experiment of MB.
  • the absorbance of the reaction solution at ⁇ 664 nm was obtained by a UV-vis spectrometer (PD-3000UVe, Apel).
  • Example 7 shows a first-order reaction plot of the methylene blue decolorization ability of the samples plotted against the sampling time for Example 1 (BiFeO 3 ), Example 2 (Bi 2 Fe 4 O 9 ), and their 1:1 mixture, as well as Comparative Example 1 (BiFeO 3 ). It was found that BiFeO 3 of Example 1, Bi 2 Fe 4 O 9 of Example 2, and a 1:1 weight ratio mixture of BiFeO 3 of Example 1 and Bi 2 Fe 4 O 9 of Example 2 all exhibited photocatalytic activity. On the other hand, the photocatalytic activity of BiFeO 3 of Comparative Example 1 was low.
  • the magnetic properties of the particles were evaluated with a vibrating sample magnetometer (VSM). Specifically, measurements were performed at 23°C using a Tamagawa Seisakusho TM-VSM1530-HGC-D. The scan rate was 200 Oe/s and the scan range was 1.5 T. 0.07 g ( BiFeO3 particles in Example 1) or 0.15 g ( Bi2Fe4O9 particles in Example 2 ) of particles were placed in a ⁇ 5 mm epoxy sample holder for VSM evaluation.
  • VSM vibrating sample magnetometer
  • Water contact angle measurement method (verification of superhydrophilicity) The water contact angles of the BiFeO3 particles of Example 1 and the Bi2Fe4O9 particles of Example 2 were measured using an automatic contact angle measuring device (SImage AUTO 100, Excimer Corporation). First, about 20 mg of particles were placed on a glass substrate, and the particle layer was flattened while a part of the area was completely covered with a layer of BiFeO3 particles or Bi2Fe4O9 particles . A water droplet with a volume of 5 ⁇ L was dispensed on the area completely covered with the particle layer of BiFeO3 particles or Bi2Fe4O9 particles . Next, a side photographic image of the droplet was obtained. The obtained image was then analyzed to quantify the contact angle by the software built into the contact angle measuring device.
  • SImage AUTO 100 automatic contact angle measuring device
  • FIG. 9 is a photograph of the BiFeO3 particle layer of Example 1 after a droplet of water was dropped on it.
  • 10A and 10B are photographs of the Bi 2 Fe 4 O 9 particle layer of Example 2, taken before and after droplets were dropped, respectively.
  • the contact angle of the BiFeO3 particles in Example 1 was 10° or less, and the contact angle of the Bi2Fe4O9 particles in Example 2 was 10° or less.
  • FIG. 11(a) shows a graph illustrating the aspect ratio of the crystal grains of the polycrystalline particles of Example 1
  • FIG. 11(b) shows a graph illustrating the grain size of the polycrystalline particles of Example 1.
  • FIG. 12(a) shows a histogram of the aspect ratio of the crystal grains of the polycrystalline particles of Example 2
  • FIG. 12(b) shows a histogram of the grain size of the polycrystalline particles of Example 2.
  • Figure 13(a) shows a histogram of the aspect ratio of the crystal grains of the polycrystalline particles of Comparative Example 1
  • Figure 13(b) shows a histogram of the grain size of the polycrystalline particles of Comparative Example 1.
  • Example 3 Preparation of BiFeO3 polycrystalline particles of Example 1 carrying Au particles 60 mg of BiFeO3 particles obtained in the same manner as in Example 1 were dispersed in a solution containing 30 mL of deionized water and 15 mL of ethanol, followed by the addition of 600 ⁇ L of 1 M NaOH solution. Ethanol was used as a reducing agent to promote the deposition of Au on BiFeO3 . After the slurry was heated to 50 °C, 150-750 ⁇ L of 10 mM HAuCl4 solution was added to adjust the amount of Au decorated on BiFeO3. The solution was kept at 50 ° C for 3 hours.
  • the Au particle-carrying BiFeO3 polycrystalline particles were centrifuged, washed with deionized water and ethanol, and then dried in an oven at 80 °C for later use.
  • the Au content was evaluated using an energy dispersive X-ray analyzer (EDX, EMAX EX-250, HORIBA) equipped with a scanning electron microscope (SEM, S-4300 SE, Hitachi).
  • Example 14A, 14B, and 14C show SEM photographs and elemental analysis results for the BiFeO3 polycrystalline particles of Example 1 carrying Au particles with Au amounts of 0.6 wt%, 2.0 wt%, and 5.4 wt%, respectively.
  • Example 15 is a graph comparing the MB decomposition activity of the BiFeO3 polycrystalline particles of Example 1 carrying Au particles with Au loadings of 0.6 wt%, 2.0 wt%, and 5.4 wt% with that of the BiFeO3 polycrystalline particles of Example 1 carrying Au particles with 0 wt% Au.
  • the procedure was the same as described above.
  • the particles carrying Au particles had improved photocatalytic activity.
  • the photocatalyst particles according to the present disclosure can have photocatalytic activity under visible light and are more energy efficient than existing photocatalysts such as titanium oxide, etc. Therefore, they can contribute to Goal 9 of the Sustainable Development Goals (SDGs) led by the United Nations.
  • SDGs Sustainable Development Goals
  • ⁇ Goal 9 "Build resilient infrastructure, promote innovation and innovate.”

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Abstract

光触媒粒子は、ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９、及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子（ただし、前記Ｍは、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つ）を備える光触媒粒子である。多結晶粒子を構成する結晶粒子のアスペクト比の変動係数は０．３５～１．０である。

Description

光触媒粒子、光触媒粒子の製造方法、及び、光触媒粒子の回収方法
　本発明は、光触媒粒子、光触媒粒子の製造方法、及び、光触媒粒子の回収方法に関する。
　近年光触媒活性の利用開発が盛んに行われている。光触媒粒子に光を照射すると、光励起により生じた正孔の酸化力や電子の強い還元力により有害物質の分解・浄化、悪臭ガスの脱臭及び細菌類の殺菌などが行われ、環境浄化に利用できる。
　特許文献１～４では、光触媒としてのＢｉを含む酸化物が開示されている。
ＣＮ１０４６４６００１号公報 ＣＮ１０４９４１６６２号公報 ＣＮ１０６８０７４００号公報 ＣＮ１０８１１４７３６号公報
　本発明は、新規な光触媒粒子、その製造方法、及び、その回収方法を提供することを目的とする。
　[１]　ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９、及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子（ただし、前記Ｍは、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つ）を備える光触媒粒子であって、
　前記多結晶粒子を構成する結晶粒子のアスペクト比の変動係数は０．３５～１．０である、光触媒粒子。
　[２]前記結晶粒子の粒径の変動係数は０．３５～１．０である、[１]に記載の光触媒粒子。
　[３]前記結晶粒子のアスペクト比の算術平均は１．９０～１０．０である、[１]又は［２］に記載の光触媒粒子。
　[４]前記多結晶粒子の表面に担持された、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、及び、Ｐｔからなる群から選択される少なくとも１つの金属粒子をさらに備える[１]～[３]のいずれか一項に記載の光触媒粒子。
　[５]Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つの金属の塩と、Ｆｅの塩との溶液を加熱してＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子（ただし、前記Ｍは、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つ）を得る工程を備える、光触媒粒子の製造方法。
　[６]さらに、得られた多結晶粒子の表面にＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、及び、Ｐｔから成る群から選択される少なくとも１つの金属粒子を担持する工程を備える、[５]に記載の方法。
　[７]　[１]又は[２]に記載された光触媒粒子を含む組成物から、前記光触媒粒子を磁石で回収する工程を備える、光触媒粒子の回収方法。
　本発明によれば、新規な光触媒粒子、その製造方法、及び、その回収方法が提供される。
実施例１で得られた粒子（ＢｉＦｅＯ３）のＸＲＤチャートを示す。 実施例２で得られた粒子（Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９）のＸＲＤチャートを示す。 実施例１で得られた粒子（ＢｉＦｅＯ３）のＳＥＭ画像を示す。 実施例２で得られた粒子（Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９）のＳＥＭ画像を示す。 比較例１で得られた粒子（ＢｉＦｅＯ３）のＳＥＭ画像を示す。 （ａ）は実施例１および２により得られた粒子の光吸収スペクトルを示す。（ｂ）は比較例１により得られた粒子の光吸収スペクトルを示す。 実施例１（ＢｉＦｅＯ３）、実施例２（Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９）、その１：１混合物、及び、比較例１（ＢｉＦｅＯ３）について、サンプリング時間に対して試料のメチレンブルー脱色能をプロットした一次反応プロットを示す。 （ａ）は参照となるＮｉ粒子、（ｂ）は実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子、（ｃ）は実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子、（ｄ）は比較例１のＢｉＦｅＯ３粒子のＪ－Ｈカーブである。 実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子層の上に水の液滴を落とした後の写真である。 （ａ）及び（ｂ）は、順に、実施例１のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子層の上に、水の液滴を落とす前、落とした後の写真である。 （ａ）は実施例１の多結晶粒子の結晶粒子のアスペクト比のヒストグラムを、（ｂ）は実施例１の多結晶粒子の結晶粒子の粒径のヒストグラムを示すグラフである。 （ａ）は実施例２の多結晶粒子の結晶粒子のアスペクト比のヒストグラムを、（ｂ）は実施例２の多結晶粒子の結晶粒子の粒径のヒストグラムを示すグラフである。 （ａ）は比較例１の多結晶粒子の結晶粒子のアスペクト比のヒストグラムを、（ｂ）は比較例１の多結晶粒子の結晶粒子の粒径のヒストグラムを示すグラフである。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、順に、実施例３により得られたＡｕ粒子を担持するＢｉＦｅＯ３多結晶粒子のＡｕ担持量０．６ｗｔ％、２．０ｗｔ％、５．４ｗｔ％の場合におけるＳＥＭ画像及び元素分析の結果を示す。 Ａｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子のＡｕ担持量０．６ｗｔ％、２．０ｗｔ％、５．４ｗｔ％の場合におけるＭＢの分解活性を、Ａｕ担持量０の実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子と比較したグラフである。 （ａ）に空中でＡｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子が磁石に吸引される様子を、（ｂ）に水中でＡｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子が磁石に吸引される様子をしめす写真である。
　（光触媒粒子）
　一実施形態に係る光触媒粒子は、ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子（ただし、前記Ｍは、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つ）を備える光触媒粒子である。
　言い換えると、多結晶粒子は、ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多数の結晶粒子から形成されている。結晶粒子間には結晶粒界が存在する。ＳＥＭ画像において、結晶粒界の存在は目視で判断できる。
　ＭはＢｉを含むことが好ましい。ＭにおけるＢｉの原子比に特に限定はないが、５０％以上を占めてもよく、７０％以上を占めてもよい。
　（結晶粒子の組成）
　結晶粒子のＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，又は、Ｍ２５ＦｅＯ３９は、ＣａまたはＤｙをドープしていてもよい。
　（結晶粒子のアスペクト比）
　結晶粒子のアスペクト比ｒは、多結晶粒子のＳＥＭ画像に観察される結晶粒子毎に以下のように定義される。
　ｒ＝結晶粒子の長径／結晶粒子の短径
　長径とは、ＳＥＭ画像に観察される結晶粒子を２本の互いに平行な直線で挟んだ場合に、２本の直線間の距離が最大となる場合である。短径とは、ＳＥＭ画像に観察される結晶粒子を２本の互いに平行な直線で挟んだ場合に、２本の直線間の距離が最小となる場合である。長径の方向と短径の方向とは互いに直交するとは限らない。
　ＳＥＭ画像の倍率は、結晶粒子が１００～２００個程度観察される程度とすることが好適である。測定するアスペクト比すなわち結晶粒子の数は１００～５００とすることが好適である。
　（結晶粒子のアスペクト比の算術平均）
　アスペクト比ｒの算術平均ｒａｖは以下のように定義される。
　結晶粒子のアスペクト比の算術平均の数値範囲に特に限定はないが、１．９０以上であってよく、２．００以上であってよく、２.３０以上であってよく、１０．０以下であってよく、９．００以下であってよい。
　（結晶粒子のアスペクト比の標準偏差）
　結晶粒子のアスペクト比ｒの標準偏差ｒｓｄは以下のように定義される。
　（結晶粒子のアスペクト比の変動係数）
　結晶粒子のアスペクト比の変動係数は以下のように定義される。
　本実施形態において、結晶粒子のアスペクト比の変動係数の数値範囲は０．３５～１．０である。
　結晶粒子のアスペクト比の変動係数が０．３５～１．０であるということは、結晶粒子のアスペクト比のばらつきが大きいことを意味する。結晶粒子のアスペクト比の変動係数は０．４０以上であってもよく、０．４５以上であってもよく、０．５０以上であってもよい。結晶粒子のアスペクト比の変動係数は０．９５以下でもよく、０．９０以下でもよく、０．８５以下でもよく、０．８０以下でもよい。
　（結晶粒子の粒径、平均粒径、粒径の標準偏差、及び、粒径の変動係数）
　結晶粒子の粒径とはＳＥＭ画像における結晶粒子の長径と短径との算術平均である。
　結晶粒子の平均粒径とは、１００以上の結晶粒子の粒径の算術平均である。
　結晶粒子の粒径の変動係数は、結晶粒子の粒径の標準偏差／結晶粒子の平均粒径により定義される。
　結晶粒子の平均粒径に特に限定はないが、例えば、１～１０００ｎｍであってよい。結晶粒子の平均粒径は、２ｎｍ以上であってよく、５ｎｍ以上であってよく、１０ｎｍ以上であってよく、２０ｎｍ以上であってよく、５０ｎｍ以上であってよく、１００ｎｍ以上であってよく、１５０ｎｍ以上であってよく、２００ｎｍ以上であってよく、９００ｎｍ以下であってよく、８００ｎｍ以下であってよく、７００ｎｍ以下であってよく、６００ｎｍ以下であってよく、５００ｎｍ以下であってよく、４００ｎｍ以下であってよい。
　結晶粒子の粒径の変動係数に特に限定はないが、例えば、０．３５～１．０であることが好適である。変動係数は、０．３０以上であってもよく、０．４０以上であってもよい。
　（結晶粒子の形状）
　結晶粒子の形状に特に限定はなく、例えば、球状、ロッド状、フレーク状、フラワー状、不定形などであってよく、これらの任意の２以上の組み合わせを含んでいてもよい。
　（多結晶粒子の平均粒径）
　多結晶粒子は、ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多数の結晶粒子から形成される。
　二次粒子（凝集体）である多結晶粒子の粒径に特に限定はなく、例えば、１μｍ以上であってよく、１０μｍ以下であってもよい。
　なお、本明細書において、多結晶粒子の粒径とはＳＥＭ画像における多結晶粒子の長径と短径との算術平均である。多結晶粒子の平均粒径とは１００以上の多結晶粒子の粒径の算術平均である。
　（助触媒の担持）
　光触媒粒子は、多結晶粒子の表面に担持された金属粒子を有していてもよい。金属粒子における金属は、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、及び、Ｐｔからなる群から選択されるいずれか、又は、これらの任意の組み合わせの合金であってよい。金属粒子の表面はシリカなどの酸化物により覆われていてもよい。このような構造はコアシェル構造と呼ばれる。コアシェル構造の金属粒子の例は、Ａｕコア－シリカシェル粒子、Ａｇコア－シリカシェル粒子である。
　金属粒子の平均粒径に限定はないが、１～１０ｎｍとすることが出来る。金属粒子の粒径とはＳＥＭ画像における当該粒子の長径と短径との算術平均である。金属粒子の平均粒径とは１００以上の粒子の粒径の算術平均である。
　助触媒となる金属粒子の担持量に特に限定はないが、例えば、多結晶粒子と、金属粒子との合計質量に対して、金属粒子の担持量を０．２～１０質量％とすることが出来る。
　（強磁性）
　本実施形態に係る多結晶粒子は、強磁性である。強磁性であることは、ＶＳＭ測定などにより得られるＪ－Ｈ曲線（磁化－外部磁場曲線）がヒステリシスを有するループを示すことを言う。多結晶粒子の保磁力ＨｃＪは１ｋＯｅ以上であってよい。
　（強誘電性）
　本実施形態に係る多結晶粒子は、強磁性に加えて、強誘電性を示す。強誘電性とは、電場－分極曲線がヒステリシスを有するループを示すことを言う。多結晶粒子の抗電界は１ｋＶ／ｍｍ以上であってよい。
　（バンドギャップ）
　本実施形態に係る多結晶粒子は、１．０～３．５ｅＶにバンドギャップを有していてよい。
　（作用機序）
　本実施形態の光触媒粒子に対して、超音波の印加、または、紫外光または可視光を照射すると、ＯＨラジカルなどの励起種の生成が生じて、汚れの成分となる有機化合物などの有害物を分解させることが出来る。特に、本実施形態では、特定の金属酸化物の多結晶粒子であって、かつ、結晶粒子のアスペクト比の変動係数などが適切に制御されていることから、バンドギャップの幅を広げるという状況が招来され、光触媒としての活性を高く出来ることが考えられる。
　また、多結晶粒子が、強磁性、及び、強誘電性を有するので、光触媒効果を高めるキャリアとホールの再結合を抑制するという効果がある。
　本実施形態に係る光触媒は、例えば、金属、タイル、ホーロー、セメント、コンクリート、ガラス、繊維、木材、紙、プラスチック等の基材の表面に固定して、光触媒反応に供することができる。
　固定手段としては、光触媒を焼結する方法、バインダーを用いる方法等の従来の方法を用いることができる。また、光触媒粒子に、必要に応じてバインダーを混合し、平板状、波板状、ハニカム状、球状、曲面状等に成形して光触媒反応に供することもできる。
　（光触媒粒子の製造方法）
　上記光触媒粒子の一実施形態に係る製造方法を説明する。
　本実施形態に係る光触媒粒子の製造方法は、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つの金属の塩αと、Ｆｅの塩βとの溶液を加熱してＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子（ただし、前記Ｍは、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つ）を得る工程を備える。この工程は、ソルボサーマル法と呼ばれることがある。
　溶媒としては、水、エチレングリコールなどを使用できるが、特に、溶媒として水を用いる、いわゆる水熱合成法であることが好適である。
　金属の塩α及び金属の塩βとしては、特に限定はなく、それぞれ独立に、硝酸塩、硫酸塩、硫酸水素塩、酢酸塩、塩化物、リン酸塩、リン酸水素塩、炭酸水素塩、又は、炭酸塩等であってよいが、金属の塩α及び金属のβのいずれも硝酸塩であることが好適である。
　ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９、及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９を作り分ける場合、ＭとＦｅとの原子比をそれぞれ１：１、２：４，２５：１とすればよい。
　この工程では、まず加熱前の溶液を調製する。
　具体的には、金属の塩α及び金属の塩βを水などの溶媒に十分に溶解させる。金属の塩α及びβを溶媒に十分に溶解させる観点から、溶解時の溶媒は、硝酸などの酸の添加によりｐＨが３～４であることが好適である。十分な溶解のために、適宜攪拌を行うことが好適である。
　結晶粒子のアスペクト比の変動係数などを好適に制御する観点から、金属の塩α及びβの溶媒への溶解後、後述する加熱の前に、溶液にＫＯＨなどの塩基を添加して溶液のｐＨを１２以上に高くすることが好適である。
　塩基の添加後、又は、塩基の添加前の溶媒は、さらに、後工程で加熱されると酸または塩基などを発生する化合物を含有していてもよい。このような化合物の例は、尿素であり、尿素は、加熱によりＮＨ４と二酸化炭素を生成して、溶液のｐＨをさらに高くすることが出来る。
　続いて、得られた溶液を加熱する。加熱温度に特に限定はないが、結晶粒子のアスペクト比の変動係数などを好適に制御する観点から、１３０℃以上であることが好適であり、２５０℃以下であることが好適である。温度は溶媒の臨界温度未満であることが好適である。
　加熱時の圧力は、加熱時に溶媒を液体に維持できる圧力であることが好ましい。通常、オートクレーブなどの密閉容器内で溶媒を上記の温度に加熱することにより、溶媒の飽和蒸気により温度に応じた加圧状態が得られる。
　加熱時間に特に限定はないが、６０分～４８時間とすることができる。
　加熱後に、固体を含む溶媒を室温まで冷却した後、遠心分離等により固液分離し、必要に応じてエタノールや水などで固体を洗浄し、乾燥することで、ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子を得ることが出来る。
　（助触媒の担持）
　必要に応じて、得られた多結晶粒子の表面に助触媒として機能する金属粒子または金属酸化物粒子を担持させることが出来る。
　多結晶粒子の表面に金属粒子を担持させる場合には、例えば、金属の塩を溶解させた溶媒中に多結晶粒子を分散させ、その後、溶液に還元剤を添加して金属粒子を多結晶粒子の表面上に析出させればよい。還元剤の例はエタノールである。
　多結晶粒子の表面に金属酸化物粒子を担持させる場合には、例えば、ＴＥＯＳなどの有機金属化合物を溶解させた溶媒中に多結晶粒子を分散させ、その後、溶液のｐＨの調整や加熱乾燥等により金属酸化物粒子を多結晶粒子の表面上に析出させればよい。
　（光触媒粒子の回収方法）
　本実施形態に係る光触媒粒子の回収方法は、上述の光触媒粒子を含む組成物から、光触媒粒子を磁石で回収する工程を備える。
　本実施形態に係る光触媒粒子は、強磁性を有するために、磁石に吸引させて分離することが出来る。酸化チタンのような光触媒粒子に比べて、光触媒製品の廃棄物からの回収が容易である。
　具体的には、多結晶粒子の合成後に多結晶粒子及び溶媒を含む組成物から多結晶粒子を分離する場合、多結晶粒子に対する助触媒の担持後に助触媒担持結晶粒子及び溶媒を含む組成物から助触媒担持多結晶粒子を分離する場合、及び、光触媒粒子を廃水中に入れ環境汚染物質などを分解させた後に光触媒粒子を回収する場合に利用できる。
　（使用薬品）
　硝酸ビスマス（Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、９８％）、硝酸鉄（Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ、９８％）、メタノール（９８％）、テトラクロリド金（ＩＩＩ）酸三水和物（ＨＡｕＣｌ４・３Ｈ２Ｏ、９９．５％）、硝酸（ＨＮＯ３、６５％）水溶液およびメチレンブルー（ＭＢ、≧９５％）はすべてＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈから入手した。水酸化カリウム（ＫＯＨ、８５％）および尿素（９９．５％）を関東化学株式会社から購入し、すべての試薬を受け入れたまま利用し、脱イオン水（Ｍｉｌｉｐｏｒｅ　Ｓｙｓｔｅｍ、１８．２Ω）を溶媒として利用した。
（実施例１）ＢｉＦｅＯ３多結晶粒子の調製
　ＢｉＦｅＯ３の場合、０．００５ｍｏｌのＢｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏ、０．００５ｍｏｌのＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ、０．０５ｍｏｌの尿素、２ｍＬのＨＮＯ３を混合し，脱イオン水を加えて２０ｍｌとした。すべての化学物質が完全に溶解するまで、連続的に撹拌した。続いて、均質化した溶液を６０ｍＬの１４Ｍ　ＫＯＨ水溶液と混合した。得られた混合物をポリテトラフルオロエチレンで内面コートされたオートクレーブ反応器に移し、１８０℃で２４時間加熱した。室温まで冷却した後、得られた生成物を遠心分離し、次いでエタノールおよび脱イオン水で洗浄し、最後に８０℃のオーブンで乾燥して、実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子を得た。
　（比較例１）ＢｉＦｅＯ３多結晶粒子の調製
　オートクレーブでの反応を１２５℃で２４時間加熱にした以外は実施例１と同様にして、比較例１のＢｉＦｅＯ３粒子を得た。
（実施例２）Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９多結晶粒子の調製
　Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９の場合、Ｂｉ（ＮＯ３）３・５Ｈ２Ｏを０．００６ｍｏｌ、Ｆｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏを０．００６ｍｏｌ、尿素を０．１ｍｏｌ、ＨＮＯ３を２ｍＬ混合し、脱イオン水を加えて２０ｍｌとした。すべての化学物質が完全に溶解するまで、連続的に撹拌した。続いて、均質化した溶液を６０ｍＬの１０Ｍ　ＫＯＨ水溶液と混合した。得られた混合物をポリテトラフルオロエチレンで内面コートされたオートクレーブ反応器に移し、２００℃で１２時間加熱した。室温まで冷却した後、得られた生成物を遠心分離し、次いでエタノールおよび脱イオン水で洗浄し、最後に８０℃のオーブンで乾燥して粒子を得た。
［ＸＲＤ測定］
　図１及び２に、実施例１で得られた粒子（ＢｉＦｅＯ３）及び実施例２で得られた（Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９）を下記の条件でＸＲＤ測定を行って得られたＸＲＤチャートを示す。
使用機器：リガク社製ＭｉｎｉＦｌｅｘ
方法：２θ－θ反射法
使用Ｘ線：Ｃｕ－Ｋα線
スキャン速度：１．００°／分
サンプリング間隔：０．１０°
スリット幅：ＤＳ：（可変）、ＳＳ：４，２°、ＲＳ：０．３ｍｍ
　図１のＸＲＤチャートより、実施例１で合成された粒子はＢｉＦｅＯ３であることが明らかとなった。比較例１で合成された粒子も同様の測定によりＢｉＦｅＯ３であることが明らかとなった。
　図２のＸＲＤチャートより、実施例２で合成された粒子はＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９であることが明らかとなった。
［ＳＥＭ観察］
　図３および図４により実施例１および２により得られた粒子のＳＥＭ写真を示す。図５に、比較例１により得られた粒子のＳＥＭ写真を示す。実施例１で合成された試料は二次粒子径が１～１０μｍ程度の多結晶粒子であり、結晶粒子の粒径が１～１，０００ｎｍのナノ粒子であることを確認した。実施例２で合成された試料は二次粒子径が１～１０μｍ程度の多結晶粒子であり、結晶粒子の粒径が１～１，０００ｎｍのナノ粒子であることを確認した。比較例１で合成された資試料は二次粒子径が１～１０μｍ程度の多結晶粒子であり、結晶粒子の粒径が＿５００～２０００ｎｍの粒子であることを確認した。
［光吸収スペクトル測定］
　図６の（ａ）に実施例１および２により得られた粒子の光吸収スペクトルを示す。実施例１で合成された試料のバンドギャップは２．０～２．５ｅＶであることを確認した。実施例２で合成された試料のバンドギャップは１．５３ｅＶ及び２．０５ｅＶであることを確認した。光触媒粒子は可視光を吸収することが出来ることが確認された。
　図６の（ｂ）に比較例１により得られた粒子の光吸収スペクトルを示す。比較例１で合成された試料のバンドギャップは２．０ｅＶ～２．２ｅＶであることを確認した。
（光触媒活性の確認）
　メチレンブルー（ＭＢ）の光分解における可視光下の光触媒性能を評価するために，ＭＢを試験汚染物質として用いた。典型的な手順では、３０ｍｇの試料を石英管中のＭＢ水溶液（２０ｍＬ、２０μＭ）に浸漬した。１２０分間暗中で吸着－脱着平衡を達成した後，反応溶液に５００ｍＷ／ｃｍ２で作動するキセノンランプ（ＬＣＳ－１００，９４０１１Ａ，Ｎｅｗｐｏｒｔ）で白色光照射を行い，ＭＢの光分解実験を行った。指定された時間間隔で、０．２ｍＬの反応溶液を抽出し、遠心分離して、溶液中に分散している全ての固体粒子を除去した。反応溶液中のＭＢ濃度を決定するために，λ＝６６４ｎｍでの反応溶液の吸光度をＵＶ－ｖｉｓ分光計（ＰＤ－３０００ＵＶｅ，Ａｐｅｌ）により得た。
　図７に、実施例１（ＢｉＦｅＯ３）と実施例２（Ｂｉ２Ｆｅ４Ｏ９）及びこれらの１：１混合物、並びに、比較例１（ＢｉＦｅＯ３）について、サンプリング時間に対して試料のメチレンブルー脱色能をプロットした一次反応プロットを示す。実施例１のＢｉＦｅＯ３、実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９、及び、実施例１のＢｉＦｅＯ３及び実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９の１：１重量比の混合物は、いずれも、光触媒活性を示すことがわかった。一方、比較例１のＢｉＦｅＯ３の光触媒活性は低かった。
　（粒子の磁気特性の確認）
　粒子の磁気特性は振動試料磁力計（ＶＳＭ）で評価した。具体的には、株式会社玉川製作所製ＴＭ－ＶＳＭ１５３０－ＨＧＣ－Ｄで２３℃で測定した。走査速度は２００Ｏｅ／ｓ，走査範囲は１．５Ｔであった。０．０７ｇ（実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子）、又は、０．１５ｇ（実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子）の粒子をＶＳＭ評価のためにφ５ｍｍエポキシ試料ホルダーに入れた。
　図８の（ａ）は参照となるＮｉ粒子、（ｂ）は実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子、（ｃ）は実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子の、（ｄ）は比較例１のＢｉＦｅＯ３粒子のＪ－Ｈカーブである。（ａ）と同様に、（ｂ）及び（ｃ）及び（ｄ）についてもヒステリシスループが観察されており、強磁性であることが確認された。
　水接触角測定法（超親水性の確認）
　実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子、及び、実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子の水接触角を自動接触角測定装置（ＳＩｍａｇｅ　ＡＵＴＯ　１００，株式会社エキシマ）を用いて測定した。最初に約２０ｍｇの粒子をガラス基板上に置き，領域の一部がＢｉＦｅＯ３粒子又はＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子の層で完全に覆われるようにしながら粒子層を平坦化した。５μＬの容量の水滴を、ＢｉＦｅＯ３粒子又はＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子の粒子層で完全に覆われた領域に分配した。次に、液滴の側面写真画像を取得した。次に、取得された画像を解析して、接触角測定装置に組み込まれたソフトウェアによって接触角を定量化した。
　図９は、実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子層の場合に、水の液滴を落とした後の写真である。
　図１０の（ａ）及び（ｂ）は、順に、実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子層の場合に、液滴を落とす前、落とした後の写真である。
　実施例１のＢｉＦｅＯ３粒子の接触角は１０°以下、実施例２のＢｉ２Ｆｅ４Ｏ９粒子の接触角は１０°以下°であった。
　（多結晶粒子を構成する結晶粒子のアスペクト比及び粒径の測定）
　多結晶粒子を撮影したＳＥＭ画像から、１００個の結晶粒子のアスペクト比及び粒径を求め、上記の定義に従い、アスペクト比の算術平均、アスペクト比の変動係数、平均粒径、粒径の変動係数を測定した。実施例１、実施例２及び比較例１のそれぞれにつき、結果を表１に示す。
　また、図１１の（ａ）に実施例１の多結晶粒子の結晶粒子のアスペクト比のヒストグラムを、図１１の（ｂ）に実施例１の多結晶粒子の結晶粒子の粒径のヒストグラムを示すグラフ示す。
　図１２の（ａ）に実施例２の多結晶粒子の結晶粒子のアスペクト比のヒストグラムを、図１２の（ｂ）に実施例２の多結晶粒子の結晶粒子の粒径のヒストグラムを示す。
　図１３の（ａ）に比較例１の多結晶粒子の結晶粒子のアスペクト比のヒストグラムを、図１３の（ｂ）に比較例１の多結晶粒子の結晶粒子の粒径のヒストグラムを示す。
（実施例３）Ａｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子の調製
　実施例１と同様にして得た６０ｍｇのＢｉＦｅＯ３粒子を３０ｍＬの脱イオン水と１５ｍＬのエタノールを含む溶液に分散させ、続いて６００μＬの１ＭのＮａＯＨ溶液を添加した。エタノールは、ＢｉＦｅＯ３上へのＡｕの堆積を促進する還元剤として使用された。スラリーを５０℃に加熱した後、１５０～７５０μＬの１０ｍＭのＨＡｕＣｌ４溶液を添加して、ＢｉＦｅＯ３上に装飾されたＡｕの量を調整した。溶液を５０℃で３時間保持した。Ａｕ粒子担持ＢｉＦｅＯ３多結晶粒子を遠心分離し、脱イオン水およびエタノールで洗浄し、次いで後の使用のためにオーブン中８０℃で乾燥させた。Ａｕ含有量は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ，Ｓ－４３００　ＳＥ，日立）に装備したエネルギー分散Ｘ線分析装置（ＥＤＸ，ＥＭＡＸ　ＥＸ－２５０，ＨＯＲＩＢＡ）で評価した。
　図１４の（ａ）（ｂ）（ｃ）に、順に、Ａｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子のＡｕ担持量０．６ｗｔ％、２．０ｗｔ％、５．４ｗｔ％の場合におけるＳＥＭ写真及び元素分析の結果を示す。
　図１５に、Ａｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子のＡｕ担持量０．６ｗｔ％、２．０ｗｔ％、５．４ｗｔ％の場合におけるＭＢの分解活性を、Ａｕ担持量０の実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子と比較したグラフである。手順は上述したのと同様である。Ａｕ粒子を担持した粒子は光触媒活性がより向上した。
　（光触媒粒子の磁力による回収）
　（１）約２０ｍｇのＡｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子をφ１０ｍｍのガラス容器に入れた。ガラス容器内の粒子は，ネオジム磁石（モデル：ＴＮ２２－２１Ｋ－１Ｐ，寸法：２２ｍｍ×２１ｍｍ×５ｍｍ、吸着力：７０．５６Ｎ、Ｔｒｕｓｃｏ社製）をガラス容器に近接して配置したとき，内壁の側面に明確に引き付けられた。そのときの写真を図１６（ａ）に示す。
　（２）Ａｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子を有するガラス容器に純水を加え，水位を２０ｍｍとした。溶液中のＡｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子の均一な分布を確保するために、混合物を超音波ホモジナイザーに入れた。次に，ネオジム磁石をガラス容器の近くに置いた。ネオジム磁石がガラス容器と接触した瞬間に，いくつかのＡｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子が内壁の側面に直ちに引き付けられた。１５分間磁石の配置を維持した後，多量のＡｕ粒子を担持する実施例１のＢｉＦｅＯ３多結晶粒子が内壁のネオジム磁石に近い側に吸着し，溶液が透明になった。そのときの写真を図１６（ｂ）に示す。
［付言］
　本開示にかかる光触媒粒子は可視光での光触媒能を持つことができ、既存の酸化チタンなどの光触媒よりもエネルギー効率が高い。したがって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９に貢献することができる。
・目標９：「産業と技術革新の基盤をつくろう」

Claims (7)

  1. 　ＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９、及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子（ただし、前記Ｍは、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つ）を備える光触媒粒子であって、
    　前記多結晶粒子を構成する結晶粒子のアスペクト比の変動係数は０．３５～１．０である、光触媒粒子。
  2. 　前記結晶粒子の粒径の変動係数は０．３５～１．０である、請求項１に記載の光触媒粒子。
  3. 　前記結晶粒子のアスペクト比の算術平均は１．９０～１０．０である、請求項１又は２に記載の光触媒粒子。
  4. 　前記多結晶粒子の表面に担持された、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、及び、Ｐｔからなる群から選択される少なくとも１つの金属粒子をさらに備える請求項１又は２に記載の光触媒粒子。
  5. 　Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つの金属の塩と、Ｆｅの塩との溶液を加熱してＭＦｅＯ３、Ｍ２Ｆｅ４Ｏ９，及び、Ｍ２５ＦｅＯ３９から成る群から選択される酸化物の多結晶粒子（ただし、前記Ｍは、Ｂｉ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｃｏ，及び、Ｚｎから成る群から選択される少なくとも１つ）を得る工程を備える、光触媒粒子の製造方法。
  6. 　さらに、得られた多結晶粒子の表面にＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、及び、Ｐｔから成る群から選択される少なくとも１つの金属粒子を担持する工程を備える、請求項５に記載の方法。
  7. 　請求項１又は２に記載された光触媒粒子を含む組成物から、前記光触媒粒子を磁石で回収する工程を備える、光触媒粒子の回収方法。
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